Se descubrió que...

Hay datos sobre la materia oscura

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Twitter: @LuisGonzlezdeA

¿Hay una partícula de la “materia oscura”? La propuesta de físicos y astrónomos es lo más semejante a la ficción científica sobre universos paralelos: hay una sustancia invisible que nos rodea (otra, como el campo de Higgs) sin que la percibamos ni afecte de ninguna forma nuestra vida cotidiana, pero conforma la mayor parte de la materia del universo. Tanto como el 90 por ciento. No emite radiación en ningún rango.

Si no la percibimos ni nos afecta, ¿de dónde les viene a los astrofísicos la idea de que eso exista? De sus efectos gravitatorios. Su gravitación es medible. Al considerar masa y velocidad de las galaxias, incluida la nuestra, la Vía Láctea, deberían salir despedazadas en todas direcciones. El cálculo de la fuerza gravitatoria dice que, a esa velocidad, no hay suficiente fuerza de atracción para mantener unidas las estrellas en una galaxia ni las galaxias de un cúmulo de galaxias.

Va el ejemplo favorito de esta columna: si ata una piedra con un cordel y la levanta es prueba de que el cordel es lo bastante fuerte. Si luego de levantar la piedra, la gira por encima de su cabeza, puede ser que el cordel se rompa al añadir momentum. Si usted conoce el peso de la piedra, la velocidad a la que gira y la resistencia del cordel, puede predecir si se romperá o no. Lo mismo con una galaxia: con la masa de sus estrellas y gases, a su velocidad de rotación, debería romperse el lazo gravitatorio que la mantiene unida. Pero aquí estamos.

Las estrellas de neutrones, remanentes de explosiones estelares, tampoco son visibles con un telescopio óptico. Pero los radiotelescopios captan sus emisiones en la longitud de onda del radio. Así los astrónomos calculan hasta su velocidad de giro y las emplean como radio-faros para medidas de tiempo muy precisas. Pero la materia no visible de una estrella de neutrones es materia común: neutrones como los que tenemos en los núcleos de nuestros átomos en cada célula, o en el hidrógeno y helio del Sol.

Además, esa materia oscura hecha de neutrones, es una porción minúscula del contenido de materia en el universo. No hay nube de gas que nos dé la cantidad necesaria para que existan las galaxias, y casi siempre resulta iluminada por estrellas vecinas.

Se ha construido un detector de materia oscura en una vieja mina de oro a 1.5 km de profundidad, bajo los Montes Negros, Dakota del Sur, EU. Necesitamos otro campo que llene el universo y un quantum de ese campo, la unidad de materia oscura.

Así que “17 universidades e institutos de Estados Unidos y Portugal, el Imperial College London y la Universidad de Edimburgo en Escocia llevan a cabo el experimento LUX”. Iniciales de Large Underground Xenon experiment, que reportó resultados el pasado 30 de octubre.

La profundidad es necesaria para aislar de los rayos cósmicos un equipo de enorme sensibilidad. La tesis es que existe una partícula, denominada WIMP (por Weakly Interacting Massive Particle) que es el candidato principal para constituir la materia oscura del universo”, y una colisión entre materia común y oscura debe producir un débil flash de luz. También lo producen los rayos cósmicos, así que el experimento LUX está aislado por roca que muy pocos rayos cósmicos pueden penetrar y el detector está además, para su protección, sumergido en un escudo de agua ultra pura contenida en un tanque.

“En el corazón del experimento tenemos un frasco térmico de titanio con un tercio de tonelada de xenón líquido enfriado a menos 100 grados”. El xenón es gas a temperatura ambiente. “Cuando un WIMP golpea un átomo de xenón hace el efecto de la bola de billar blanca contra el triángulo de bolas de color y se emiten fotones: al mismo tiempo, esta interacción suelta electrones de los átomos vecinos. Los electrones se suben por medio de un campo eléctrico y se absorben por una delgada capa de xenón gaseoso encima del tanque, así se producen más fotones”.

Las interacciones con un WIMP tienen características muy específicas. Ha dado sus primeros vislumbres.

Novedad 2013: No hubo barco para mí, Cal y Arena (Colección Ensayo personal).